Силы Ван-дер-Ваальса (Вандерваа́льсовы си́лыТакое написание даёт «Русский орфографический словарь: около 200 000 слов / Российская академия наук. Институт русскоrо языка им. В. В. Виноградова / Под ред. В. В. Лопатина, О. Е. Ивановой. — Изд. 4-е, испр. и доп. — М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2013. — 896 с. — (Фундаментальные словари русскою языка). — с. 68. — ISBN 978-5-462-01272-3».) — силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10—20 кДж/моль. В современной науке они обычно применяются к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей. Открыты Й. Д. Ван дер Ваальсом в 1869 году.

Благодаря силам Ван-дер-Ваальса инертные газы могут существовать в жидком и твёрдом агрегатных состояниях.

К силам Ван-дер-Ваальса относятся и взаимодействия между диполями (постоянными и наведёнными). Название связано с тем фактом, что эти силы являются причиной поправки на внутреннее давление в уравнении состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Эти взаимодействия, а также водородные связи, определяют формирование пространственной структуры биологических макромолекул.

Силы Ван-дер-Ваальса также возникают между частицей (макроскопической частицей или наночастицей) и молекулой и между двумя частицами, ISBN 0-12-375181-0..

Классификация сил Ван-дер-Ваальса Вандерваальсово взаимодействие состоит из трёх типов слабых электромагнитных взаимодействий: Ориентационные силы, диполь-дипольное притяжение. Осуществляется между молекулами, являющимися постоянными диполями. Примером может служить HCl в жидком и твёрдом состоянии. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна кубу расстояния между диполями. Дисперсионное притяжение (лондоновские силы, дисперсионные силы). Обусловлены взаимодействием между мгновенным и наведённым диполем. Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями. Индукционное притяжение (поляризационное притяжение). Взаимодействие между постоянным диполем и наведённым (индуцированным). Энергия такого взаимодействия обратно пропорциональна шестой степени расстояния между диполями. До сих пор многие авторы исходят из предположения, что силы Ван-дер-Ваальса определяют межслоевое взаимодействие в слоистых кристаллах, что противоречит экспериментальным данным: масштабу анизотропии температуры Дебая и, соответственно, масштабу анизотропии решёточного отражения. Исходя из данного ошибочногоOrdin S. V., [Sharupin B. N. and Fedorov M. I.], Semiconductors J. Normal lattice vibrations and the crystal structure of anisotropic modifications of boron nitride // FTP, 32(9), 924—932, 1998. предположения построены многие двумерные модели, «описывающие» свойства, в частности графита и нитрида бора.

В последнем случае действуют так называемые силы Казимира и Казимира — Лифшица.

Проявления в природе В природе существуют различные проявления взаимодействий на основе сил Ван-дер-Ваальса: Сцепление частиц малых астероидов кольца́ Сатурна; Способность гекконов взбираться по гладким поверхностям, например, по стеклуAutumn K., Sitti M., Liang Y. A. et al. Evidence for van der Waals adhesion in gecko setae // PNAS. — v. 99. — no. 19, 2002, pp. 12252—12256.. В системе редактирования генома второй аминокислотный остаток в Repeat Variable Diresidue (RVD) взаимодействует с нуклеотидом, но при этом природа этого взаимодействия различна: аспарагин и аспарагиновая кислота образуют водородные связи c азотистыми основаниями, а изолейцин и глицин связываются с целевым нуклеотидом за счёт сил Ван-дер-Ваальса. Взаимодействие иммуноглобулина с эпитопом антигена возможна в том числе с помощью сил Ван-дер-Ваальса, в частности таким образом антитела могут взаимодействовать с молекулами пластмасс.

Методы сравнительной оценки Для количественной оценки вклада сил Ван-дер-Ваальса в общий баланс межмолекулярных взаимодействий между молекулами в кристаллических твердых телах в настоящее время используется метод расчета и анализа поверхностей Хиршфельда (обычно с применением программы . Основные методики этого подхода описаны в.

Применение Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия, несмотря на невысокую интенсивность, могут служить основой для образования материалов, обладающих интересными свойствами. Например при включении магнитных компонентов, они могут создавать условия для образования Ван-дер-Ваальсова магнетизма и магнитных ван-дер-ваальсовых материалов: двумерных атомных кристаллов, содержащих магнитные элементы и, таким образом, обладающих внутренними магнитными свойствами. А последние, при сочетании магнитов Ван-дер-Ваальса с материалами, применяемыми в области физики интенсивно свето-генерирующих веществ — открывает путь к дизайну и управлению коррелированными квантовыми материалами с помощью кавитационной квантовой электродинамики.

См. также Межмолекулярное взаимодействие Межатомное взаимодействие Адгезия

Примечания

Литература

Каплан И. Г. Межмолекулярные взаимодействия. Физическая интерпретация, компьютерные расчёты и модельные потенциал. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 400 с. — ISBN 978-5-94774-939-7.

 — ISBN 0-12-375181-0.

Категория:Молекулярная физика Категория:Химическая физика Категория:Физическая химия Ван-дер-Ваальса силы Категория:Поверхность Хиршфельда